FISURAS EN EL CONCRETO

PLANOS DE FALLA Y FISURAS EN EL CONCRETO

El concreto es muy resistente a la compresin, su capacidad de tolerar esfuerzos de traccin es relativamente dbil; y por ello, los movimientos que el experimenta y que se manifiestan mediante deformaciones (intrnsecas o extrnsecas), pueden desarrollar microfisuras, fisuras y grietas.

Grandes esfuerzos y roturas pueden ser prevenidos o minimizados mediante el control de las variables que afectan los cambios de volumen; y la comprensin de la naturaleza de estos cambios, es til para el anlisis y prevencin de planos de falla y agrietamientos. A continuacin se muestran los tipos de fisuras existentes en el concreto, aqu no nos interesan las grietas causadas por la aplicacin de una carga excesiva, sino aquellas intrnsecas al concreto. Las hay de tres tipos: grietas plsticas, grietas trmicas prematuras y grietas por contraccin por secado. En los siguientes cuadros se muestran el tipo de fisuras que aparecen en el concreto:

Cuadro a detalle del tipo de fisuras y grietas en el concreto antes del endurecimiento:

FISURAS EN EL CONCRETOPATOLOGA DEL CONCRETOELIZABETH ROSA MARTNEZ AMBRIZ

En el siguiente cuadro se muestran el tipo de fisuras y grietas en el concreto despus del endurecimiento:

FISURAS PLSTICASDurante el estado plstico, los cambios volumtricos del concreto pueden ser consecuencia de la contraccin o dilatacin que experimenta el materia; los movimientos que se pueden dar durante la etapa de vaciado o de fraguado; o las heladas tempranas. Todos estos son fenmenos que ocasionan fisuras, las cuales se presentan slo en la pasta de cemento, es decir que no atraviesan el agregado sino que lo rodean.Las microfisuras y fisuras plsticas se caracterizan por fenmenos como: Asentamiento plstico y Contraccin plsticaAmbos estn ligados a la cantidad de agua de mezclado y a la exudacin del concreto. Asentamiento plsticoCuando el concreto fresco ha sido colocado y compactado, los slidos de la mezcla tienden a asentarse (hundirse dentro de la masa) por efecto de la gravedad, desplazando los elementos menos densos como el agua y el aire atrapado; el agua y el aire atrapado; el agua aparece en la superficie como agua de exudacin y el asentamiento continuo hasta que el concreto se endurece. Cuando hay obstculos tales como partculas de agregado grandes, acero de refuerzo o elementos embebidos dentro del concreto, estos pueden obstruir el libre acomodamiento de la mezcla, provocando asentamientos diferenciales y la formacin de grietas en el concreto plstico.En general, el asentamiento plstico induce fisuras amplias (hasta 1 mm) y poco profundas; es decir de escasa trascendencia estructural. Sin embargo, de presentarse deben ser obturadas de inmediato para evitar problemas de durabilidad por penetracin de sustancias indeseables.Algunas medidas de precaucin para atenuar la exudacin y disminuir la posibilidad de fisuras por asentamiento plstico se pueden mencionar las siguientes: Uso de cementos con menos de 77 C de temperatura Humedecer la subrasante y las formaletas Emplear un bajo contenido de agua, de acuerdo con la consistencia especificada, y con aire incluido para estimular la retencin de agua

Contraccin plsticaLos cambios volumtricos que generalmente se presentan en superficies horizontales, mientras el concreto est an fresco, reciben el nombre de contraccin o retraccin plstica y por lo comn generan micro fisuras y fisuras que aparecen brevemente despus de que el brillo del agua desaparece de la superficie del concreto y una vez que comienzan se extienden rpidamente.Este tipo de fisura es ms probable que ocurra en clima clido y seco, que en clima fro y hmedo, pues la principal razn de su presencia es la evaporacin extremadamente rpida de la humedad superficial del concreto.La fisuracin por contraccin plstica, generalmente ocurre entre las dos y las cuatro primeras horas despus del mezclado. Generalmente, son fisuras de poco espesor (0.2 mm a 0.4 mm) y profundidad (menor de 30 mm) iniciales. Sin embargo, a medida que aumenta el diferencial de humedad en la capa superficial del concreto, con relacin a su masa interna, pueden incrementar su profundidad de manera considerable. Su longitud puede variar desde unos cuantos centmetros hasta aproximadamente un metro. Por lo comn, son fisuras en forma de lnea recta que no siguen un mismo patrn y no presentan ninguna simetra; aunque, ocasionalmente se han observado siguiendo la forma de una pata de gallo.Tales fisuras ocurren cuando el agua se evapora de la superficie con mayor rapidez que con la que pueden aparecer en la superficie durante el proceso de exudacin. Esto origina un desecamiento de la capa superficial del concreto (que a su vez conduce a una humedad y una rigidez diferencial entre la superficie y el interior de la masa), acompaada de una rpida contraccin por secado (lo cual activa las fuerzas capilares en el agua de los poros del concreto) y el desarrollo de esfuerzos de tensin en la superficie que generan la formacin de fisuras (en estado fresco, el concreto no presenta ninguna resistencia a la traccin).Aunque se utilicen los mismos materiales, proporciones y mtodos de mezclado, transporte, colocacin, compactacin y acabado del concreto, pueden aparecer grietas de contraccin plstica en un da determinado pero no en el siguiente, lo que con toda probabilidad es el resultado de cambios en las condiciones ambientales que afectan la velocidad de evaporacin de la humedad superficial del concreto. Por tal motivo, las preocupaciones que deben tomarse para prevenir o limitar la posibilidad de fisuras por contraccin plstica se pueden resumir de la siguiente manera y deben desarrollarse secuencialmente: Usar cementos adicionados, con menos de 77C de temperatura Refrigerar los agregados y el agua de mezclado, para mantener la baja temperatura del concreto fresco Presaturar los agregados del concreto, para evitar prdidas por absorcin de los mismos Humedecer la subrasante y las formaletas Emplear un contenido de agua tan bajo como sea posible, de acuerdo con la consistencia especificada, y con aire incluido para estimular la retencin de agua Levantar rompe vientos provisionales para reducir la velocidad del viento por encima de la superficie del concreto Levantar pantallas provisionales para reducir la velocidad del viento por encima de la superficie del concreto Vaciar el concreto durante el perodo ms fro del da Preservar la humedad superficial del concreto por medio de cubiertas provisionales(p.e. lminas de polietileno), durante la colocacin y el acabadoMovimientos durante la construccin

Los cambios volumtricos que experimenta el concreto durante la construccin, usualmente obedecen a movimientos en el proceso de vaciado o en el proceso de fraguado, y estn ligados a deformaciones de la base de soporte o a movimientos de las formaletas. Movimiento de la baseCuando la base de apoyo del concreto fresco (particularmente las bases granulares de pavimentos y pisos), experimenta deformaciones durante el vaciado o el fraguado de la mezcla (posiblemente por una inadecuada compactacin y solidez), existe una alta probabilidad de que se causen planos de falla y fisuras que pueden tener connotaciones estructurales adversas.Movimiento de la formaletaAl igual que las bases de apoyo, las formaletas tambin pueden experimentar deformaciones (causadas por la presin que ejerce el mismo concreto fresco, por vibraciones, impactos o movimientos propios del proceso constructivo), que originan desplazamientos en la masa plstica que an se encuentra en proceso de fraguado y sin ninguna capacidad de resistir tracciones, con la consecuente aparicin de fisuras. Desde luego cuando se retarda el fraguado del concreto, hay mayor susceptibilidad a que se presenten fisuras por este concepto.Fisuras por heladas tempranas

Cuando el concreto se encuentra en proceso de fraguado y se presenta una refrigeracin significativa del ambiente (por descenso dramtico de la temperatura), no slo se puede detener el proceso de fraguado (el cual se bloquea a los 4C de temperatura en el concreto); sino que tambin puede ocurrir el congelamiento del agua que se encuentra dentro del concreto y por ello, la fractura de los enlaces establecidos por los geles de cemento hidratado.Fisuras en el concreto endurecido

Durante el estado endurecido, los cambios volumtricos del concreto generalmente estn asociados a la contraccin o dilatacin que experimenta el material por cambios de humedad y/o por cambios de temperatura; o a los cambios que tienen lugar en la propia masa endurecida.Fisuras por cambios de humedadEntre los mecanismos de dao causados por cambios de humedad o por la presencia permanente de agua dentro del concreto en estado endurecido, se encuentran las grietas capilares o cuarteaduras; la contraccin por secado; los agregados con retraccin; y los ciclos de humedecimiento y secado. Todas estas, tambin son fisuras, que se presentan slo en la pasta de cemento.Grietas capilares o cuarteadurasDurante el proceso de fraguado e inclusive posteriormente, las grietas capilares o cuarteaduras, que algunas veces aparecen sobre la superficie del concreto en distribucin hexagonal (fisuracin en mapa), se deben principalmente a procedimientos incorrectos de consolidacin, acabado y curado.Las causas ms comunes de este tipo de grietas, son la sobrevibracin o el excesivo aplanado que durante el acabado provoca el avance de agua, cemento, y la fraccin ms fina del agregado hacia la superficie. Este material hmedo y cohesivo, tiene una contraccin por secado mucho ms alta y una resistencia ms baja que el mortero y el concreto subyacentes, lo cual hace que al desecarse, la superficie est sujeta a esfuerzos de tensin que son superiores a su resistencia a la traccin generando cuarteaduras y grietas que suelen aparecer entre 1 y 15 das despus del vaciado. Su profundidad rara vez llega a 1 cm y por tanto tienen poca trascendencia estructural.Contraccin por secado (retraccin hidrulica)La contraccin por secado, tambin conocida como retraccin hidrulica, consiste en la disminucin de volumen que experimenta el concreto endurecido, cuando est expuesto al aire con humedad no saturada. En trminos generales, es debida a reacciones qumicas y a la reduccin de humedad.Una vez que el concreto endurecido se expone a la accin del aire, la mayor parte del agua evaporable de la mezcla se libera (lo cual depende de la velocidad y perfeccin del secado, de la temperatura y de las condiciones del medio ambiente). Al secarse el concreto, su volumen se reduce (contraccin por secado), por efecto de la tensin capilar que se desarrolla en el agua que queda en el concreto.Por el cotrario, si el endurecimiento se efectu bajo agua, el concreto se dilata, recuperando gran parte de la prdida de volumen debido a la retraccin anterior. Cuanto ms rico en cemento es el concreto, tanto mayor es la contraccin o dilatacin, segn sea el caso. Pero, el principal factor que determina la cuanta de la contraccin final es el contenido de agua de mezclado por volumen unitario de concreto, pues a mayor contenido de agua evaporable mayor es la contraccin. Por lo tanto, el mejor medio para reducir la contraccin es disminuir el contenido de agua de mezclado al mnimo compatible con la consistencia y manejabilidad necesarias.El valor de la contraccin final para concretos normales, suele ser del orden de 0.2 a 0.7 mm por metro lineal, segn el contenido inicial de agua, la temperatura ambiente, las condiciones de humedad y la naturaleza de los agregados.Fisuras por cambios de temperatura

Como mecanismos de daos inherentes a los cambios de temperatura se encuentran: la contraccin trmica inicial; la dilatacin y contraccin por temperatura (variaciones estacionales); los ciclos de congelamiento y deshielo; y ataque por fuego (choque trmico). En estos mecanismos de dao, las nicas fisuras que se presentan slo en la pasta de cemento y que no atraviesan el agregado sino que lo rodean, son aquellas causadas por la contraccin trmica inicial.Contraccin trmica inicialEst procede esencialmente del calor de hidratacin derivado de la reaccin de hidratacin del cemento. En condiciones normales, el concreto no disipa el calor a suficiente velocidad y alcanza temperaturas ms altas que el ambiente (hasta 65C).Normalmente, aparecen como microfisuraas entre el primero y el quinto da de edad y se generan por un enfriamiento superficial ms rpido que el interior de la masa, lo cual provoca un estado de traccin en la zona superficial y un estado de compresin en el ncleo. Estos planos de falla, posteriormente pueden acentuarse por contraccin de secado.Dilatacin y contraccin por temperatura (variaciones estacionales)El concreto, como la mayora de los materiales de construccin, se dilata con los aumentos de temperatura y se contrae cuando sta baja. Los efectos de tales cambios de volumen son semejantes a los producidos por la contraccin por secado, es decir, que el aumento o reduccin de la temperatura pueden producir un agrietamiento indebido y particularmente cuando el libre movimiento est restringido por alguna causa o se combina con la contraccin por secado.El coeficiente de dilatacin trmica del concreto vara segn el tipo de agregados y la riqueza de la mezcla. Generalmente est dentro del margen de 0,007 mm a 0, 011 mm / m / C. Los fenmenos de agrietamiento por temperatura, al igual que los de contraccin por secado, se controlan con la ayuda del acero de refuerzo y para ello, el valor del coeficiente de dilatacin trmica ms comnmente aceptado para el clculo de las tensiones y deformaciones es de 0,010 mm /m/ C.Ciclos de congelamiento y deshielo El congelamiento y deshielo es considerado uno de los factores fsicos ms destructivos del concreto, especialmente cuando el material mantiene un estado de saturacin casi completa. Est se da cuando el agua que hay en los poros del concreto al llegar al punto de congelacin aumenta de volumen en (aprox. 9%, con relacin a su volumen en estado lquido), y ello induce a grandes esfuerzos de traccin al interior de la pasta y de las partculas del agregado que hace que la masa se fracture por su baja capacidad mecnica de tolerar tracciones.Ataque por fuegoEl concreto tiene buenas propiedades de resistencia al fuego, pues el perodo de tiempo en el cual el concreto mantiene un comportamiento satisfactorio bajo la accin del fuego, es relativamente alto y no hay emisin de humos txicos. Los criterios importantes de su comportamiento bajo la accin del fuego son: la resistencia a la penetracin de la llama; la resistencia a la transmisin de calor; y la capacidad de sostener carga.